物质科学的教学研究——疑难问题的xx 徐承楠 疑难:难在何处? 1. 教材的设计。学生认识水平产生的矛盾 2. 老师自身认识上的问题 3. 老师自身掌握上的问题。 一 、物质科学的研究对象 1 .物质科学研究的内容 物质存在的基本形式,以及它们的性质和运动、变化规律。还研究物质的内部不同层次的结构,各种组成部分运动及相互作用的规律。 2.物质科学研究对象 物质的哲学定义:不依赖于意识而又能为人的意识所反映的客现实在。 xxx主义哲学的物质概念是世界上一切现象(自然现象和社会现象)的根本特性的{zg}概括 。而自然科学中对物质的特殊属性、结构和形态的具体认识,……。 《辞海》理科分册第70页 自然科学中的“物质”是一种客观存在的具体形态。 (1)物质存在两种形式 A、“实物”——具有静止质量、由基本粒子组成,最小单位为分子。 B、场—— 无静止质量,有运动质量,如电场、磁场等。 (2)物质的分类 A、化合物:由两种或两种以上的原子或离子所组成的物质。 B、单质:由同一种化学元素所组成的均匀物质。 区分:混合物和纯净物 混合物:可以没有一定此例而掺和在一起的,彼此保留着原有化学性质的多种物质。 (3)物质的属性 A、物理性质——物理变化时所显示的性质,如聚集状态、密度、沸点、熔点、电导率、导热性等。 B、化学性质——化学变化时所显示的性质,如氧化性质、还原性质、酸性、碱性、化学隐定性。 l 分析:空气、电、火、声音也是物质吗? “其实,我们能直接或间接观察到的实际存在的东西都是物质,整个世界都是由物质构成的。物质会发生变化吗?” (《六年级下册》p26) 先弄清楚:什么叫空气?什么叫电?什么叫火?什么叫声音? “空气”:是弥漫于地球周围的混合气体——是物质 “电”:实物的一种属性。(如果说“我带电了”,这里的“电”不是物质。“电场”是物质建议) “火”:严格地讲,是一种现象——不是物质 “声音”:一般指入耳能够感觉到的空气振动。——不是物质,是一种运动。 思考方法:如果是场,是什么场?如果是实物,那是由什么构成的? 要搞清楚:关予客体(物质、物体)的术语;关于客体属性的术语;关于客体存在方式(变化、发展)的术语 (4)物质的变化 物理变化:普通指物质仅改变其物理性质(如聚集状态、密度、溶解度、电导率、导热性),而不改变其分子化学组成和化学性质的变化。(《辞海》P1805) 化学变化:有新物质形成的一种变化类型。变化时,物质的化学组成、性质、特征均改变。(《辞海》P698) 要分清三个层次:变化——物质变化——物体变化和化学变化 (不是所有的“变化”都是“物质变化”。如:黄豆和沙子混合后) 分析:(书上内容)“物质的变化有快有慢。有些变化只改变了物质的状态、形状、大小等,没有产生新的不同于原来的物质,我们把这类变化称为物理变化;有些变化产生了新的物质,我们把有新物质生成的变化称为化学变化。” 存在问题:“形状”的变化,不能作为物质变化的一个依据。例如:易拉罐被压扁、铁丝被压弯。都不是“物质”的变化,而是“物体”的变化。 A、物体和物质 物体:由物质构成的,占有一定空间的个体。 物体的属性:大小,形状,质量。 l 分析:空气有重量吗? 存在问题:重量是测量重力大小的,这里不科学,应该为质量,质量是物质的属性。 B、物质和材料 材料:原料,可以直接造成成品的东西,如建筑用的砖瓦、纺织用的棉纱等。“材料”为技术用语。 5.物质运动的量度 能量:物质运动的一种量度,简称能。对应于物质的各种运动形式,能量也有各种形式,它们可以通过一定的方式互相转换。 机械运动的量度: l 直接量度:位移、速度、加速度…… l 用能量量度:动能、势能…… 物质世界的结构图(课程标准第21页) l 分析:火力发电站是把什么能转化为什么能量? 以下三种都有:化学能转化为电能;机械能转化为电能;热能转化为电能。依次是:化学能→热能→机械能→电能 l 分析:空调而是把是把什么能转化为什么能? 要了解空调的工作原理:制冷是……制热是……这些过程中并没有直接转化,而是把一种能量从一个地方转移到另一个地方。 l 分析:微波炉的工作原理 微波传入分子里面,使分子与微波共振,把微波的能量吸收。不能用金属的原因,是因为有屏蔽的作用。 。 二、物质科学的分科 ? 物质科学的分科 从宏观到微观: 力学 热学 原子物理学 原子核物理学 粒子物理学 电磁学 光学 1.力学:研究宏观物体低速机械运动的现象和规律。 力学的知织结构 能是描述机械运动状态的量: n 机械运动 n 力 n 机械能 力是改变运动状态的原因 功是能量变化的量度 教材中有关内容 “声音”、“运动和力”、“沉与浮”、“时间的测量”、“工具和机械”、“形状与结构”。 (1)物体机械运动 机械运动的分类 ①按运动轨迹来分,可分成直线运动和曲线运动 ②按运动状态是否变化来分,可分成匀速运动和变速运动 ③按物体运动形态来分,可分成平动和转动 关于声音 振动:物体沿直线或曲线并经过其平衡位置所作的往复运动。振动的描述——周期(频率)和振幅 l 分析:用小棒依次敲杯口,水多音高还是水少音高? 思考: 水振动吗?每秒有没有达到20次以上?——如果没有那么多。那主要就不是水的振动。 是玻璃吗?——想一想:音叉的发声,是放在共鸣箱上才比较明显的。 是空气吗?——…… 观点一:水多音高,水少音低。(徐老师和部分科学老师的观点。注:阮翔用专门的软件测出来也是这个结果,不过,即使用同一个杯子做实验,发声的情况很复杂的,发声的物体有很多:杯子、水、玻璃、小棒。) 观点二:水多音低,水少音高。水越多,玻璃的振动慢,音低。水越少,玻璃的振动快,音高(部分科学老师的观点) 徐老师的提醒:研究这个问题时,一定要找到振动体。 乐音三要素比较 (2)关于力 ①力的定义:物体对物体的相互作用 l “磁铁什么地方的磁力大” 分析:不妥,应该是“磁性” l “我们提水,感到水桶对手有向下的拉力;我们背书包,感到书包对肩部有向下的压力。物体都有一个向下的力,这就是重力。” 分析: 要搞清楚:施力物体与受力物体。 感到书包对肩部有向下的压力——不妥,这里的“压力”和“重力”不是同一个力 物体都有一个向下的力”——不妥,都受到一个向下的力。 ②力的作用效果 1.改变物体的运动状态; 2.使物体产生形变。 ③关于力的命名 按力的本质命名:万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力 按力的宏观性质命名:重力、摩擦力、弹力、电场力、磁场力 按力的作用效果命名:拉力、压力、推力、阻力、浮力。 按离得来源命名:风力、水力 ④重力、弹力、摩擦力 重力:物体由于地球的吸引而受到的力 弹力:物体由于弹性形变而产生的力 摩擦力:两个相互接触的物体,当它们做相对运动时,在接触面上产生的阻碍相对运动的力。 ⑤浮力 沉和浮 让一个物体浸没在液体中,从静止释放,若物体向下运动,则我们说这物体是沉的;若物体向上运动,则我们说这物体是浮的。 沉浮与什么因素有关? (3)力和运动 牛顿运动三大定律 牛顿{dy}定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。 牛顿第二定律:物体加速度的大小跟作用力大小成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。 牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一直线上。 “研究大小不同的力怎样影响小车的运动,为什么要多个多个地增加垫圈? 是什么力拉动小车?拉力大小与小车运动有什么关系?” “橡皮筋在车轴上缠绕的圈数与小车行驶的距离有什么关系?为什么会有这样的关系?” 2.热学和分子物理学 研究热的产生和传导,以及物体处于热状态下的性质和性质变化的规律。 热学和分子物理学的知识结构 教材中有关内容 “热”、“温度与水的变化” “怎样给身体增加热量” “对一个物体来说,温度下降,说明物体的热量减少,温度上升,说明物体的热量增加” (1)热现象和温度 热现象是与温度有关的现象。 热运动:物质的一种运动形式,是指构成物质的分子、原子和电子等所进行的无规则运动。 温度是反映热运动激烈程度的宏观物理量。 (2)分子运动论 1.物质是由大量分子组成; 2.分子在做xx停息的无规则运动; 3.分子之间存在相互作用力。 (3)内能、热传递和功 内能:物体里所有分子的动能和势能的总和。 分子运动激烈程度—分子平均动能—温度 分子距离—分子势能—物体的体积 改变内能的两个途径:做功和热传递 做功实现其他形式转化为内能的过程(能的转化多少用功来量度): 热传递(热传导、对流、热辐射)实现内能转移的过程(内能转移的多少用热量来量度): 3.化学 研究物质的组成、结构、性质、化学变化规律及其应用。 教材中有关内容 “溶解”、“物质的变化” 溶解:一种物质(溶质)分散于另一种物质(溶剂)中,形成形成两种(或两种以上)不同物质所组成均匀溶液。 4.电磁学 研究宏观的电磁现象和客观物体的电磁性质。 电磁学的知识结构 教材中有关内容 “磁铁”、“电”“能量” (1)电学 ①电荷和电相互作用 电荷 “起电”的三种方式 电场 ②电流和电路 电流是怎样形成的 电路的作用 (2)磁学 ①磁体和磁场 ②磁现象的电本质 磁场是由电流产生的 磁场力实质是电流相互作用 ③安培的分子电流假说 用安培分子电流假说解释现象 5.光学 研究光的性质及其和物质的各种相互作用。 光学的知识结构 教材中有关内容 “光”“微小世界” (1)光传播的基本定律 直线传播定律:光在同一均匀物质中是沿直线传播。 反射定律:光反射时,入射光线、反射光线、法线在同一平面内;反射光线和入射光线分别位于法线的两侧;反射角等于入射角。 折射定律:光折射时,入射光线、折射光线、法线在同一平面内;折射光线和入射光线分别位于法线的两侧;入射角正弦与折射角正弦之比为一个常数 (2)光具和光学仪器 光具:用以改变光路,形成一种光学作用的器具。如平面镜、凹面镜、凸面镜、三棱镜、凸透镜、凹透镜。 光学仪器:由光具组合而成,完成一项光学任务的仪器。如放大镜、照相机、显微镜、望远镜、眼镜、眼球。 (3)光具成像作用 ①像:由物发出的光线经过光具后所形成的与原物相似的图景。由光线实际会聚而成的像称为“实像”;由虚光线(即光线的反向延长线)会聚而成的称“虚像”。 能成一个清晰像的必要条件:像点和物点一一对应 ②凸透镜 凸透镜的会聚作用 凸透镜成像 物体的放大 凸透镜的放大作用 |